Áhrif PSA súrefnisframleiðsluferlisleiðréttingar á súrefnisframleiðsluáhrif undir hálendisumhverfi

Ágrip:

Byggt á endurbættu hringlaga PSA súrefnisframleiðsluferlinu var komið á fót PSA súrefnisframleiðslu tilraunatæki með stillanlegum ferlibreytum. Áhrif aðsogstíma, þrýstingsjöfnunartíma, hreinsunartíma og afurðargasflæðishraða á frammistöðu súrefnisframleiðslu á hálendissvæðum voru rannsökuð með tilraunum og fræðilega greind. Niðurstöðurnar sýna að lenging á aðsogstíma á viðeigandi hátt er til þess fallin að auka aðsogsþrýstinginn og bæta afköst vörugassins, en of langur aðsogstími mun valda því að sameindasigtsrúmið kemst í gegn, sem leiðir til mikillar lækkunar á súrefnisinnihaldi (rúmmálshlutfall) af vörugasinu; að lengja þrýstingsjöfnunartímann að vissu marki eykur aðsogsþrýstinginn og bætir þar með afköst vörugassins; súrefnisframleiðsluáhrifin eru betri við lágan hreinsunartíma og of langur hreinsunartími mun ekki bæta hreinleika vörugassins frekar en mun leiða til mikils magns af háhreinu gasúrgangi; hár afurðargasflæðishraði hjálpar til við að koma í veg fyrir uppsöfnun á háhreinu afurðagasi efst á aðsogsturninum og koma í veg fyrir að súrefni komist frá bakflæði til massaflutningssvæðisins. Rannsóknarniðurstöðurnar munu veita fræðilegar leiðbeiningar um hagræðingu á PSA súrefnisframleiðsluáhrifum á háhæðarsvæðum og hagnýt notkun þess.

Hagræðingarhugmyndir fyrir PSA súrefnisframleiðsluferli á hálendissvæðum

Með aukinni hæð minnkar loftþrýstingur og útblástursrúmmál þjöppunnar minnkar einnig í samræmi við það. Á þessum tíma er aðsogstíminn lengdur til að auka vinnuþrýstinginn í aðsogsturninum, bæta skilvirkni súrefnisframleiðandi sameindasigtisins og fá stærra magn köfnunarefnis aðsogs, sem getur náð þeim áhrifum að auka súrefnisinnihald vörunnar og súrefnisframleiðsla. Því hærra sem hæðin er, því lægri er samsvarandi þrýstingur í aðsogsturninum í lok aðsogsferlisins og því lægri er upphafsþrýstingurinn sem aðsogsturninn fær í þrýstingsjöfnunarþrepinu eftir þjöppun og afsog. Með því að lengja þrýstingsjöfnunartímann á viðeigandi hátt getur meira þrýstingsjöfnunargas farið inn í aðsogsturninn, aukið upphafsaðsogsþrýstinginn og samsvarandi súrefnissameindasigti köfnunarefnisaðsogsmagn eykst í samræmi við það og súrefnisinnihaldsvísitala vörunnar mun einnig hækka. Það skal tekið fram að ekki er hægt að lengja þrýstingsjöfnunartímann endalaust. Ef það er of langt mun köfnunarefni sleppa úr mettaðri súrefnisameindasigtinu og fara inn í aðsogsturninn sem er lokið við frásog. Með aukinni hæð, því lægri sem umhverfisþrýstingur frásogsins er, því hærra er frásogsstig frásogsturnsins og eftirspurn eftir hreinsigasi mun minnka á þessum tíma. Þrifmagn ætti að minnka smám saman eftir því sem hæðin eykst. Minnkað hreinsunarrúmmál er losað sem vörugas, sem er gagnlegt til að auka súrefnisframleiðslu og súrefnisinnihald. Samsvarandi hámarksþrýstingur aðsogsturnsins mun aukast með minnkun hreinsunarrúmmálsins, sem er gagnleg til að bæta súrefnisinnihald vörunnar og súrefnisframleiðslu skilvirkni sameindasigtsins. Við notkunarskilyrði lágs vörugasflæðis er hægt að losa magn súrefnis sem safnast ofan á rúmið með því að auka hreinsunargasflæðið, sem getur hægt á skaðlegum áhrifum súrefnisbakblöndunar; hægt er að minnka aðsogsþrýstinginn með því að minnka þrýstingsjöfnunargasflæðið, sem getur hægt á uppsöfnun súrefnis í rúminu; Hægt er að skipta um gasgjafabúnað með minni orkunotkun til að draga úr inntaksflæði á viðeigandi hátt og draga úr framleiðslukostnaði. Við rekstrarskilyrði mikils vörugasflæðis er hægt að bæta endurnýjunaráhrif rúmsins með því að auka hreinsunargasflæðið.

Niðurstaða

Rannsóknar- og þróunarteymi NEWTEK rannsakaði áhrif mismunandi ferlisbreyta (aðsogstíma, þrýstingsjöfnunartíma, hreinsunartíma og gasflæðis vöru) súrefnisframleiðslu á súrefnisframleiðsluáhrif undir hálendisumhverfi og tók saman hagræðingar- og aðlögunaraðferðir súrefnisframleiðslukerfisins, sem getur veitt mikilvægar tilvísanir fyrir hagræðingarstefnu og aðlögunarstefnu hálendis súrefnisframleiðsluferlis, og eftirfarandi meginniðurstöður voru dregnar.
(1) Með breytingu á hæð er ákjósanlegur aðsogstími færibreyta. Ef aðsogstíminn er of stuttur mun súrefnisframleiðslu skilvirkni sameindasigtsins minnka. Ef aðsogstíminn er of langur mun nitur komast í gegnum aðsogsturninn.
(2) Ef þrýstingsjöfnunartíminn er of stuttur mun upphafsþrýstingur aðsogsturnsins minnka, sem hefur áhrif á endanlegt aðsogsmagn köfnunarefnis með sameindasigtinu. Ef þrýstingsjöfnunartíminn er of langur mun ammóníak í massaflutningsmettunarsvæði sameindasigtis aðsogslagsins afsogast og fara inn í aðsogsturninn sem hefur nýlega verið afsogaður, sem leiðir til lækkunar á súrefnisframleiðsluinnihaldi.
(3) Í sömu hæð eykst súrefnisinnihald vörunnar fyrst og lækkar síðan með hreinsunartímanum. Það er ákjósanlegur hreinsunartími. Því hærra sem hæðin er, því lægri sem afsogsþrýstingurinn er, því hærra er afsogsstig súrefnisframleiðandi sameindasigtisins og því styttri þarf ákjósanlegur hreinsunartími.
(4) Ákjósanlegur súrefnisflæðishraði vörugas minnkar með aukinni hæð. Í sömu hæð, þegar súrefnisflæðishraði vörunnar er lágt, er ekki hægt að losa mikið súrefni sem safnast fyrir efst á turninum í tíma, sem leiðir til hás súrefnishlutþrýstings á efra massaflutningssvæði aðsogsturns, sem hindrar frásog köfnunarefnis með súrefnisframleiðandi sameindasigti; þegar súrefnisflæðishraði vörunnar er of stór mun ammoníak komast inn í aðsogsbeðið, sem veldur því að súrefnisinnihald vörunnar lækkar verulega.